WiMAX — обеспечение широкополосного доступа для «последней мили»

pic

В предыдущих статьях мы достаточно подробно рассказывали о системах беспроводного широкополосного доступа, в частности о технологии Wi-Fi и разработке компании Motorola в этой области — системе Canopy. Новой волной в развитии беспроводной широкополосной связи явилось появление технологии WiMAX, которая, как предрекают специалисты, должна обеспечить новый прорыв в области ин­фо­ком­муникационных технологий.
В настоящей статье мы дадим общие понятия об этой новинке и углубимся в детали в последующих статьях.

WiMAX — что же это такое?
Взаимодействие систем микроволнового доступа в мировом масштабе, известное как WiMAX (в сокращении от англ. — Worldwide Interoperability for Microwave Access), в настоящее время является одной из самых перспективных технологий беспроводного широкополосного доступа. Комитет 802 Института инженеров в области электричества и электроники (IEEE), который разработал стандарты в области сетевых технологий — такие, как Ethernet (802.3) и WiFi (802.11), издал набор стандартов, которые определили технологию WiMAX. Стандарт IEEE 802.16-2004 (также известный как версия D) был издан в 2004 году для стационарных приложений; стандарт 802.16 версии E (который добавляет мобильность) был издан в июле 2005 года. Существует форум WiMAX в качестве отраслевого органа, созданного с целью продвижения стандарта IEEE 802.16 и проведения испытаний возможности взаимодействия различных разработок. В стандарте 802.16 предусмотрено использование диапазонов частот 2,5ГГц, 3,5ГГц и 5,8ГГц, которые, как правило, лицензируются правительственными органами. Технология WiMAX базируется на использовании метода кодировки сигнала OFDM (ортогональное мультиплексирование с разделением частот), который является очень эффективным для передачи данных при использовании несущих с шириной канала в 5МГц или более. Если ширина канала несущей равна 10МГц и более, метод OFDM дает просто блестящие результаты. В полосах менее 5МГц системы сотовой связи 3G, основанные на CDMA, в своей производительности оказываются сопоставимы с системами, использующими метод OFDM.

pic

Как будет использоваться WiMAX?
WiMAX — это технология, разработанная для создания сетей беспроводного широкополосного доступа (BWA), которые традиционно работают в полосах частот, не используемых системами сотовой связи, то есть выше 2ГГц. Спектр частот систем WiMAX включает в себя полосы в диапазоне между 2,3ГГц и 2,7ГГц (используемые в Северной Америке), международные полосы для фиксированных служб в диапазоне между 3,3ГГц и 3,8ГГц, а также так называемые «нелицензируемые» полосы 2,4ГГц и 5,8ГГц, типично используемые для Wi-Fi и беспроводной телефонии. Хотя современные стандарты 802.16 и поддерживают весь диапазон частот между 2ГГц и 6ГГц, форум WiMAX сосредоточился на получении сертификации в полосах 2,5ГГц, 3,5ГГц и 5,8ГГц.
Сети беспроводного широкополосного доступа используются сегодня для различных приложений, в том числе:

• для решения задачи «последней мили» в предоставлении базисных услуг телефонии в районах, где инфраструктура проводной связи еще не существует (например, в развивающихся странах или удаленных сельских областях)
• для установления коммутационных линий T1/E1 в режиме «точка-точка» для различных пользователей, в том числе для сотовых операторов 2G и 3G
• для предоставления услуг беспроводного Интернета
• для быстрого развертывания временных узлов связи в удаленных точках (например, при проведении крупных спортивных или культурных мероприятий).

Технология WiMAX стандарта 802.16 версии D будет поддерживать все эти приложения, а с добавлением стандарта 802.16 версии Е, который обеспечивает мобильность, WiMAX будет также использоваться для предоставления дополнительных услуг, в частности:

• мобильной телефонии на основе «Голоса через IP»
• мобильных мультимедийных услуг, основанных на IP-протоколе
• загрузка больших объемов данных при низких затратах через так называемые «горячие зоны».

Почему интерес к WiMAX растет так стремительно?
До недавнего времени системы BWA представляли собой «фирменные» (то есть принадлежащие одному разработчику) технологии. Поскольку общий мировой рынок инфраструктуры систем BWA был относительно небольшой (оборот в 660 млн. долларов в 2004 году) и он был распределен между большим числом конкурирующих фирм, и не было возможности мобильной связи, то и потребность во взаимодействии была незначительной. Никто из крупных разработчиков систем BWA не проявлял интереса к созданию общих стандартов.

pic

Впоследствии с появлением стандартов WiMAX 802.16 и дополнением мобильности производители стали проявлять значительно больший интерес к возможности взаимодействия и принятию единых стандартов. Этот интерес был подкреплен весьма эффективной рекламной кампанией, проведенной компанией Intel, раскрывшей все преимущества и достоинства технологии WiMAX. В частности, стандарты WiMAX предполагают значительное снижение затрат на организацию связи, при этом обеспечивая стандартизацию оборудования и их возможность взаимодействия. Так что, к примеру, поставщики чипов — такие, как Intel и Fujitsu, смогут производить и поставлять чипы в огромных количествах, что в конечном счете будет приводить к снижению цен абонентского оборудования.

Частотный спектр для WiMAX
Как было отмечено выше, для систем WiMAX не выделены отдельные полосы радиочастот. Даже когда говорят о «залицензированном» спектре для WiMAX в полосах частот 2.5ГГц или 3,5ГГц, то на самом деле имеются в виду разрозненные полосы частот в этих диапазонах. Например, в США, Канаде и некоторых странах Латинской Америки спектр для систем BWA доступен в полосах 2,3ГГц и в диапазоне между 2,5ГГц и 2,7ГГц, тогда как полоса 2,4ГГц недоступна, так как используется для систем Wi-Fi и беспроводных телефонов. А в полосе 3,5ГГц в диапазоне между 3,3ГГц и 3,8ГГц творится «сплошная неразбериха» в распределении частот.

Характеристики работы систем WiMAX
Много требований выдвигается по отношению к рабочим характеристикам систем WiMAX — главным образом к максимальной скорости передачи данных в 70Mбит/c и дальности связи в более чем 30 миль (56 км). Но что при этом зачастую упускается — это тот факт, что эти показатели являются экстремальными, и их тяжело обеспечить одновременно. В системах WiMAX можно достичь скоростей выше 70Mбит/c, но только при выполнении следующих условий: качество канала связи должно быть достаточно хорошим, чтобы поддерживать высокий уровень модуляции (что означает наличие прямой или близкой к прямой видимости), и необходимо наличие 2048 суб-каналов в полосе шириной в 20МГц. Либо можно обеспечить дальность связи в более чем 56 км, но тогда скорости передачи данных будут порядка 2-3 Мбит/c, и при этом качество канала должно быть достаточно высоким, что обеспечивается при наличии почти прямой видимости между объектами с незначительным числом препятствий и использовании строго направленных антенн.

Мобильный WiMAX, основанный на стандарте 802.16-Е, по всей видимости, будет ограничен шириной канала в 10МГц, но при этом будет обеспечивать скорости в 37Mбит/с. В полосе шириной 5MГц системы WiMAX смогут предложить пиковые скорости в 18,7Mбит/c, что является сопоставимым с максимальными показателями систем сотовой связи UMTS версии 5 (14,4 Mбит/c в полосе 5МГц).
Испытания систем WiMAX продемонстрировали высочайшие показатели этой технологии, и есть все основания ожидать, что она станет достойным дополнением системам сотовой связи 3-го поколения (3G) на рынке мобильной беспроводной связи, а также заменой проводных систем связи и продолжением систем фиксированной беспроводной связи. Необходимо отметить также, что системы WiMAX, предоставляя услуги проводной и беспроводной связи, смогут обеспечить операторам дополнительные и новые возможности доходов.

Стоимость эксплуатации
WiMAX — это технология, основанная на пакетной передаче данных без использования коммутации цепей, что делает эксплуатационные расходы очень низкими благодаря эффективности IP-транспорта для короткого дискретного трафика, характерного для данных, и однонаправленного трафика, характерного для голоса. Другое достоинство использования IP-инфраструктуры в том, что развитие сетей WiMAX как бы накладывается на кривую роста процессоров и компьютерных устройств общего назначения (такой процесс часто называют «Законом Мура»). Компьютерное оборудование совершенствуется намного быстрее, чем телекоммуникационное, так как аппаратные средства общего назначения не ограничены циклами эксплуатации телекоммуникационного оборудования, которые, как правило, бывают продолжительными и обременительными. В итоге создается сеть, которая непрерывно совершенствуется, достигая высокой инвестиционной и эксплуатационной эффективности.

Возможность взаимодействия и качество работы
Технология WiMAX позиционирована таким образом, чтобы обеспечивать соединение с большим множеством традиционных систем, будь то проводные, использующие IP-ядро, или беспроводные, также построенные на IP-архитектуре. В частности, такая архитектура, основанная на мультимедийных IP-подсистемах (или IMS), дает легкую возможность межсетевого роуминга, совместимость с сетями 3G, качество связи и набор услуг на уровне IP-сетей и при этом обеспечивает окупаемость инвестиций, сделанных в существующие корневые сети. Возможность соединения на IP-уровне также делает технологию WiMAX естественным расширением других сетей, построенных на принципе «бесшовной мобильности».

Заключение
Таким образом, технология WiMAX предлагает операторам проводных сетей возможность решения проблемы «последней мили» для доступа к удаленным местам жительства или организациям, обеспечивая при этом сокращение собственных операционных затрат, а также предоставляя доступ к новым рынкам. Стандарт же 802.16-Е предлагает сокращение затрат операторам мобильной связи, которые желают добавить к своим услугам голосовой связи уровня 2G или 3G еще и услуги широкополосной передачи данных, и тем самым войти в новые рынки с конкурентоспособными сервисами.
Капитальные затраты на построение сетей WiMAX будут меньше, чем для традиционных сетей сотовой связи второго и третьего поколений, хотя необходимость в создании инфраструктуры базовых станций, с установкой мачт и проведением строительно-монтажных работ все же останется. Архитектура WiMAX, построенная на IP-протоколе, предоставляет отличные возможности для использования широкополосных мультимедийных приложений, а также поддерживает мобильную передачу голоса и коротких сообщений, повторно используя IP-ядро мобильных сетей связи.
По-видимому, в технологии WiMAX есть все, что необходимо для успеха на рынке.

pic

Представительство компании Motorola в Узбекистане
г. Ташкент, ул. Укчи, 68.
Тел. (998 71) 144-20-96,
Тел./Факс (998 71) 120-78-87
E-mail: aaa005@motorola.com
www.motorola.ru

Orphus system